Проектировочный расчет валов

Цель: Выбрать материал валов и допускаемые напряжения на кручение;выполнить проектный расчет валов на чистое кручение;выбрать предварительно тип подшипников, определить нагрузки на валах.

Выбор материала валов

В проектируемых редукторах рекомендуется применять термически обработанные среднеуглеродистые и легированные стали – Сталь 45, 40Х, одинаковые для быстроходного и тихоходного валов.

Для изготовления валов принимаем сталь...

Механические характеристики стали определяем по таблице 3.1 [1]: твёрдость заготовки….., σ_в =….Н/мм², σ_Т=…..Н/мм², σ_-1 =…..Н/мм².

Выбор допускаемых напряжений на кручение

Проектный расчет валов выполняется по напряжениям кручения (как при чистом кручении), т.е. при этом не учитывают напряжения изгиба, концентрации напряжений и переменность напряжений во времени (циклы напряжений). Поэтому, для компенсации приближенности этого метода расчёта, допускаемые напряжения кручения применяют заниженными: [τ_К]= 10…30 Н/мм². При этом меньшие значения - для быстроходных валов, большие- для тихоходных.

Принимаем [τ_К] =10 Н/мм² для быстроходного и [τ_К] =30 Н/мм² тихоходного валов.

Определение геометрических параметров ступеней валов

Редукторный вал представляет собой ступенчатое цилиндрическое тело, количество и размеры ступеней которого зависят от количества и размеров установленных на вал деталей.

Проектный расчет ставит целью определить ориентировочно геометрические размеры каждой ступени вала: диаметр dи длину l.

- Диаметры и длины ступеней валов округлить до ближайших стандартных чисел, определяя диаметр каждой последующей ступени по стандартному значению предыдущей.

Ряд нормальных линейных размеров, мм: 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 63, 67, 71, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200.

- Стандартные значения диаметров под подшипники принять равным диаметру внутреннего кольца подшипника (число кратное 5).

- Значения высоты буртика t и размеры фаски подшипника r определить в зависимости от диаметра соответствующей ступени d

d	17…24	25…30	32…40	42…50	52…60	62…70	71…85
t		2,2	2,5	2,8		3,3	3,5
r	1,6		2,5			3,5	3,5

- При разработке чертежа общего вида привода размеры диаметров и длин ступеней уточняются.

Определяем геометрические параметры быстроходного вала, выполняем эскиз вала

Рисунок 1 - Типовая конструкция быстроходного вала

(1)

где М_К = Т₁ – крутящий момент, равный вращающему моменту на валу, Н·м;

[τ_К] - допускаемые напряжения кручения, Н/мм².

Принимаем d₁ = мм.

(2)

Принимаем l₁ = мм.

, (3)

где t – высота буртика, мм

Принимаем диаметр под подшипник d₂ = мм.

(4)

, (5)

где r – координаты фаски подшипника, мм (принимаем по таблице)

Принимаем d₃ = мм.

(6)

(7)

где В – ширина подшипника, выбранного далее в пункте 4

Предварительный выбор подшипников качения на быстроходный вал

Выбираем радиальные шариковые однорядные подшипники лёгкой (средней ) серии.

По величине внутреннего диаметра d=… мм внутреннего кольца, равного второй d₂ и четвёртой d₄ ступеней вала под подшипник выбираем подшипник № …. (таблица К6 [1] ).

Выписываем основные параметры подшипника: геометрические размеры:

d=…мм, D=… мм, В=… мм; динамическая грузоподъёмность C_r=… кН, статическая грузоподъёмность C_r0 =… кН.